Bac 2019 : le sujet de physique-chimie pour la filière ST2S

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Session 2019 BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LA SANTE ET DU SOCIAL EPREUVE DE SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES 'XUpH GH O¶pSUHXYH: 2 heures Coefficient : 3 ÉPREUVE DU JEUDI 20 JUIN 2019 Le sujet comporte 7 pages numérotées de 1/7 à 7/7. /¶DQQH[H SDJH est à rendre avec la copie. Dès que le sujet vous est remis, assurez-YRXV TX¶LO HVW FRPSOHW /¶XVDJH GH WRXW PRGqOH GH FDOFXODWULFH DYHF RX VDQV PRGH H[DPHQ HVW DXWRULVp. La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction seront prises en compte dans O¶DSSUpFLDWLRQ GHV FRSLHV 19PY2SMLR1 1/7 665 jours /¶DVWURQDXWH DPpULFDLQH 3HJJ\ :KLWVRQ HVW UHYHQXH VXU 7HUUH OH VHSWHPEUH DSUqV VRQ WURLVLqPH VpMRXU j ERUG GH O¶,66 6WDWLRQ 6SDWLDOH ,QWHUQDWLRQDOH La vie GDQV O¶HVSDFH Q¶HVW SDV Vans conséquences, les êtres humains qui y séjournent sont soumis à une « microgravité »F¶HVW j GLUH XQH SHVDQWHXU G¶LQWHQVLWpquasi nulle. Cette situation affaiblit les muscles, fragilise les os, modifie la vision, altère le sens du goût HW SHUWXUEH OH VHQV GH O¶pTXLOLEUH. PARTIE CHIMIE (12 points) Exercice 1 : La scopolamine (7,5 points) /D SUpSDUDWLRQ j FH VpMRXU GDQV O¶HVSDFH QpFHVVLWH GHV SKDVHV G¶HQWUDvQHPHQW LQWHQVHqui VRQW j O¶RULJLne de nausées. Afin de minimiser ces désagréments, la prise de scopolamine est utile. Document 1 : La scopolamine est préconisée contre les spasmes et les troubles gastrointestinaux.

Informations

• Publié par: ASeres
• Publié le: 20 juin 2019
• Nombre de lectures: 6 146
• Langue: Français

Extrait

Session 2019

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LA SANTE ET DU SOCIAL

EPREUVE DE SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES

Durée de l’épreuve: 2 heures Coefficient : 3

ÉPREUVE DU JEUDI 20 JUIN 2019

Le sujet comporte 7 pages numérotées de 1/7 à 7/7. L’annexe page 7/7est à rendre avec la copie. Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet.

L’usage de tout modèle de calculatrice, avec ou sans mode examen, est autorisé.

La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction seront prises en compte dans l’appréciation des copies.

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665 jours! L’astronaute américaine Peggy Whitson est revenue sur Terre le 3 septembre 2017 après son troisième séjour à bord de l’ISS (Station Spatiale Internationale).La vie dans l’espace n’est pas sans conséquences, les êtres humains qui y séjournent sont soumis à une « microgravité »c’est à direune pesanteur d’intensitéquasi nulle. Cette situation affaiblit les muscles, fragilise les os, modifie la vision, altère le sens du goût et perturbe le sens de l’équilibre.

PARTIE CHIMIE (12 points) Exercice 1 : La scopolamine (7,5 points) La préparation à ce séjour dans l’espace nécessite des phases d’entraînement intensequi sont à l’origine de nausées. Afin de minimiser ces désagréments, la prise de scopolamine est utile. Document 1: La scopolamine est préconisée contre les spasmes et les troubles gastro- intestinaux. Actuellement, elle est utilisée dans le traitement de certaines douleurs digestives ainsi que dans la prévention du mal des transports. La scopolamine est en général commercialisée sous forme de scopolamine hydrobromide. Photo : http://www.suprememed.com CH CH 2 CH CH O CH O NCH 3  CH O C CH C CH CH CH 2 CH CH CH 2 CH OH Formule semi-développée de la scopolamine. 1. Étude de la réaction de préparation de la scopolamine.

On s’intéresse à l’une des étapes de la préparation de la scopolamine,décrite par l’équation de la réaction de l’action du tropan-3-ol sur l’acide tropiqueillustrée enANNEXE 1à rendre avec la copie(page 7/7).

1.1.

1.2. 1.3.

Indiquer surl’ANNEXE 1les noms des deux groupes caractéristiques entourés sur les formules du tropan-3-ol et de l’acide tropique. Donner le nom de la réaction de préparation de la scopolamine. Citer deux caractéristiques de cette réaction.

2. Dosage de la scopolamine.

La scopolamine est injectée sous forme de scopolamine hydrobromide à une concentration -1 massiqueC m égale à 0,4 mg/mL (ou 0,4 mg∙mL )comme l’indique l’étiquette(document 1).

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-1 2.1. Exprimer la concentration massiqueC m eng∙L . 2.2. Calculer, à partir de la valeur deC m , la concentration molaireC en scopolamine -1 hydrobromide, exprimée en molL .  Donnée -1  La masse molaire M du scopolamine hydrobromide est égale à 438 g∙mol . 2.3. Réalisation du dosage pH-métrique. Document 2: La scopolamine hydrobromide est un mélange équimolaire d’acide bromhydrique et de scopolamine. De ce fait, pour déterminer la concentration de B scopolamine dans la solution de scopolamine hydrobromide, on procède au dosage de l’acide bromhydrique présent dans cette solution. Voici les étapes de la préparation de ce dosage : Etape 1 : On prélève un volume de 10,0 mL de scopolamine hydrobromideissu du flacon que l’on verse dans une fiole jaugée de 200 mL. On complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On obtient la solution A dont la concentration C A A en acide hydrobromique est égale à C/20. Etape 2 : On dose un volume V A  égal à 20,0 mL de la solution acide A précédente par une solution basique B + - -5 - 1. d’hydroxyde de sodium (Na+HO) dont la concentration C B est égale à 5,0×10 mol∙L aq aq Résultat : L’équivalencedu dosage est atteinte pour un volume versé d’hydroxyde de sodium V B,E égal à 18,3 mL. 2.3.1. Nommer la technique opératoire décriteà l’étape 1. 2.3.2. Choisir, en décrivant la démarche,parmi les deux courbes pH-métriques proposées, celle qui correspond au dosage réalisé. Courbe 1 Courbe 2 pH pH

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V B

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V B

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2.3.3. Vérifier, en expliquant la démarche utilisée, que la concentration C A  est voisine de -5 -1 4,58×10 molL . 2.3.4. Déduire la concentration molaireCen scopolamine hydrobromide dans le flacon à partir de la concentration molaireC A . 2.3.5. Vérifier que cette valeur est proche de celle obtenue en 2.2. Exercice 2 : La leucine, une solution àl’atrophie musculaire.(4,5 points)

Lesastronautes, en état prolongé d’impesanteur, ne sollicitent pas beaucoup leurs muscles notamment ceux des jambes qui commencent à s’atrophier. Pour compenser en partie cette atrophie, un astronaute est obligé de faire des exercices physiques intenses et réguliers. Il doit aussi compléter son alimentation par un apport de leucine.

Document 3 : La leucine permet de prévenir la perte de masse musculaire, d'améliorer la récupération et de limiter la destruction des cellules musculaires utilisées à des fins énergétiques.

NH 2 –CH–COOH |  CH 2  | H 3 C–CH–CH 3 Formule semi- développée de la leucine

1.Justifier l’appartenance dela leucine à la famille des acidesα-aminés. 2. Repérer l’atome deasymétrique par un astérisque (*) après avoir reproduit la carbone formule de la leucine sur votre copie. 3. Donner la représentation de Fischer de la leucine de configuration L notée L-Leu. Document 4 : Dans l’organisme, la leucine (Leu) fournie par l’alimentation,peut égalements’associer à la valine (Val) afin de former le dipeptide Leu-Val suivant l’équation: Leu + Val → Leu-Val + H 2 O La formule semi-développée du dipeptide Leu-Val est la suivante :

 O H ||| NH 2 –CH–C–N.–CH–COOH ||  CH 2  H 3 C–CH–CH 3  | H 3 C–CH–CH 3 4. Nommer le groupe caractéristique entouré dans le dipeptide Leu-Val. 5. Retrouver la formule semi-développée de la valine à partir de la formule du dipeptide Leu- Val. 6. Nommer, en utilisant les abréviations Leu et Val, les trois autres dipeptides que l’organisme peut former avec ces deux acidesα-aminés.

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PARTIE PHYSIQUE (8 points)

Exercice 3 :L’hypergravité provoque des effets surl’organisme. 1. Effets sur la circulation sanguine.

Document 5 : «Après avoir quitté l’atmosphère terrestre, on observe une croissance de la taille de l’astronaute de quelques centimètres due à l’absence de gravité. La colonne vertébrale, n’étantplus soumise à la gravité, s’étire. Pour la même raison, le sang migre des jambes vers la partie supérieure du corps. Le visage et les veines du cou enflent un peu, les jambes des astronautes s’amincissent car le sang n’y circule pas facilement. (…)» D’après https://gravitationetmiseenorbite.wordpress.com La différence detension artérielle ΔT entre deux points A et B situés dans le système sanguin du corps se trouvant dans un champ de pesanteur d’intensité gest donnée par la relation :

T -T = ΔT = ρ g·h B A · sang

h représente la dénivellation (ou hauteur) entre les deux points considérés.

Pour une personne debout, la tension artérielle au niveau des pieds est supérieure à la tension artérielle au niveau du cœur. Sur Terre, la taille d’un futur astronauteest de 1,80 m. Lorsqu’il est debout, son cœur se situe à une hauteur de 1,40 m au-dessus de ses pieds. La tension artérielle au niveau du cœur est de 13,3 kPa. 1.1. Calculer la différence de tension artérielleΔT entre les piedset le cœur de l’astronautesous une gravité « normale ». Exprimer cette valeur en Pa puis en kPa. 3 -3 -1 Données :ρkg·m= 1,06×10 ;g= 9,81 N∙kg sang 3 1 kPa = 1×10 Pa

1.2.

1.3.

Calculer la valeur de la tension artérielle au niveau de ses pieds sous une gravité « normale » à partir du résultat précédent. Reporter cette valeur enANNEXE 2 à rendre avec la copie (page 7/7). Choisir et reporter sur l’ANNEXE 2, la valeur de la tension artérielle au niveau de la tête, en gravité « normale », parmi les deux suivantes : 9,1 kPa et 45,5 kPa.

Lors du décollage, l’astronaute est soumis à une phase d’hypergravitédue à l’accélération de la fusée. Il lui est conseillé de rester allongé durant cette phase.

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1.4. En utilisantl’ANNEXE 2, donner une raison pour laquelle il est déconseillé de rester debout lors du décollage. L’astronaute a une massemégale à 90 kg. 1.5. Calculer le poidsPde l’astronautesur terre en gravité normale. 1.6. Comparer cette valeur à celle du poidsP H en hypergravité. Données : -1 L’intensité de la pesanteur en hypergravitég H est égale à 17,6 N∙kg . -1 L’intensité de la pesanteur en gravité normale est égale àg= 9,81 N∙kg 1.7.Donner les caractéristiques (point d’application,direction, sens, intensité) de la force poids ⃗ P ⃗⃗⃗⃗ H  , dont l’intensitéP H est égale à 1.6kN. Donnée :

3 1 kN = 1×10 N

1.8.Représenter le vecteur poids correspondant sur le schéma de l’annexe en utilisant l’échelle proposée en bas de l’ANNEXE 2. 2. Effet sur la structure osseuse. Document 6 : Dans l’espace, le corps est en apesanteur. Les os se fragilisent car le renouvellement des tissus osseux n’: le calcium passe dans le sang puis estest plus réalisé correctement évacuépar l’urine. Ce phénomène est appelé l’ostéoporose. Pour remédier à ce problème, une alimentation riche en calcium et une activité sportive régulière sont nécessaires. Gauche Droite On utilise les rayons X pour réaliser la radiographie des jambesd’un astronaute à son retour sur Terre. On obtient les deux images ci-contre. Image extraite dehttp://www.medisite.fr La perte de calcium des os les rend moins absorbants aux rayons X. 2.1. Identifierla jambe atteinte d’ostéoporose en comparant les deuximages du document 6. Justifier votre choix. 2.2. Citer deux risques encourus suite à une exposition régulière aux rayonnements X. 2.3. Indiquer un moyen utilisé par les manipulateurs en radiographie pour se protéger des rayons X.

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ANNEXE à rendre avec la copie.

ANNEXE 1 : Exercice 1–1.1. et 1.2.

………………………

CH CH 2 CH CH O CH NCH 3 OH CH  + CH C CH HO C CH CH 2 CH CH CH 2 CH ……………………… OH tropan-3-ol acide tropique CH CH 2 CH CH O CH NCH 3 O C CH C CH CH + H 2 O CH CH 2 CH CH CH 2 CH OH  scopolamine eau

ANNEXE 2 : Exercice 3 Sur les schémas ci-dessous, sont indiquées les valeurs des tensions artérielles exprimées en kPa : ……… 5,8

13,3

13,3

G

……… 39,5 Gravité « normale », sur « Hypergravité » Terre Question 1.8 : Échelle utilisée pour la représentation du vecteur poids : 1 cm pour 800 N.

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